短时突触可塔性通过 trampoline 机制唤醒被遗忘的记忆

我们分析了通过额外的快速短时关联性突触可塔性增强的连续 Hopfield 关联记忆网络。通过盲区方法，我们确定了网络在存储记忆比例与神经元增益之间，检索与遗忘（或无序相）之间的边界。我们发现，短时突触可塔性对关键记忆容量的提升仅有限。然而，通过动态均场理论（并得到大量数值仿真的支持），我们发现短时突触可塔性对记忆检索产生深远影响，尤其在关键容量之上。当短时突触可塔性开启时，神经元与突触的组合动力学在高维能量景观中下滑，神经元单独的能量景观因而呈动态变化，在网络刚访问的近期神经元模式附近的能量被降低，这类似于弹簧垫的表面在重物滚落后所在区域的能量被降低。这种神经元能量景观对短时突触可塔性的 trampoline 样反应，可能导致被遗忘记忆的检索。这发生是因为在无短时突触可塔性的情况下，动力学在暂时性过程中前往存储记忆，然后离开它。因此，短时突触可塔性在暂时性动作用于其间，降低存储记忆附近能量，最终将神经元与突触动力学的组合固定点trap 在靠近存储记忆的地方。如此，短时突触可塔性通过捕获本可逃逸的暂时性过程，实现对被遗忘记忆的检索。我们进一步发现，短时突触可塔性的最优时间常数应匹配暂时性动力学，以实现对被遗忘记忆的检索。